Un'immagine al microscopio elettronico delle nanoparticelle. La barra della scala è di un micrometro, o 0,001 millimetri. Credito:Jason Gregory, Lahann Lab, Università del Michigan
Una nuova nanoparticella proteica sintetica in grado di scivolare oltre la barriera emato-encefalica quasi impermeabile potrebbe fornire farmaci antitumorali direttamente ai tumori cerebrali maligni, mostra una nuova ricerca dell'Università del Michigan.
Lo studio è il primo a dimostrare un farmaco per via endovenosa in grado di attraversare la barriera ematoencefalica.
La scoperta, dimostrato nei topi, potrebbe consentire nuove terapie cliniche per il trattamento del glioblastoma, la forma più comune e aggressiva di cancro al cervello negli adulti, e uno la cui incidenza è in aumento in molti paesi. La sopravvivenza mediana odierna per i pazienti con glioblastoma è di circa 18 mesi; il tasso medio di sopravvivenza a 5 anni è inferiore al 5%.
In combinazione con le radiazioni, la terapia iniettata per via endovenosa del team di UM ha portato alla sopravvivenza a lungo termine in sette topi su otto. Quando quei sette topi hanno sperimentato una recidiva di glioblastoma, le loro risposte immunitarie si sono attivate per prevenire la ricrescita del cancro, senza ulteriori farmaci terapeutici o altri trattamenti clinici.
"È ancora un po' un miracolo per noi, " ha detto Joerg Lahann, il professore universitario Wolfgang Pauli di ingegneria chimica e co-autore senior del documento, che appare in Comunicazioni sulla natura . "Dove ci aspetteremmo di vedere alcuni livelli di crescita del tumore, semplicemente non si sono formati quando abbiamo sfidato nuovamente i topi. Lavoro in questo campo da più di 10 anni e non ho mai visto niente di simile".
I risultati suggeriscono che la combinazione del team di UM di farmaci terapeutici e metodi di consegna delle nanoparticelle non solo ha sradicato il tumore primario, ma ma ha portato alla memoria immunologica, o la capacità di riconoscere più rapidamente e attaccare le cellule tumorali maligne rimanenti.
Il processo di fabbricazione delle particelle inizia con una soluzione contenente il farmaco antitumorale (all'interno della molecola viola), molecola tumore-homing (anello di punti arcobaleno), la proteina per attraversare la barriera emato-encefalica (nastri verdi e rossi), e le molecole di collegamento (pentagoni verdi) che aiutano a tenere insieme il tutto. La soluzione scorre attraverso un ago di siringa e in un campo elettrico che la comprime in un cono. Dalla punta di quel cono, goccioline spruzzano fuori. Il liquido evapora via, e le particelle si uniscono. Finalmente, una settimana di stagionatura a temperatura corporea completa la legatura, e le particelle sono pronte a partire. Credito:Jason Gregory, Lahann Lab, Università del Michigan
"Questo è un enorme passo avanti verso l'implementazione clinica, " disse Maria G. Castro, il professore universitario di neurochirurgia R. C. Schneider e co-autore senior del documento. "Questo è il primo studio a dimostrare la capacità di somministrare farmaci terapeutici per via sistemica, o per via endovenosa, che può anche attraversare la barriera ematoencefalica per raggiungere i tumori".
Cinque anni fa, Castro sapeva come voleva prendere di mira il glioblastoma. Voleva fermare un segnale inviato dalle cellule cancerose, noto come STAT3, per indurre le cellule immunitarie a garantire loro un passaggio sicuro all'interno del cervello. Se potesse chiudere quel percorso con un inibitore, le cellule cancerose sarebbero esposte e il sistema immunitario potrebbe eliminarle. Ma non aveva modo di superare la barriera emato-encefalica.
Ha frequentato un workshop presso il Biointerfaces Institute, che Lahann conduce, e i due discussero il problema. Il team di Lahann ha iniziato a lavorare su una nanoparticella in grado di trasportare un inibitore STAT3 oltre la barriera emato-encefalica.
Una proteina chiamata albumina sierica umana, che è presente nel sangue, è una delle poche molecole in grado di attraversare la barriera ematoencefalica, quindi il team di Lahann lo ha usato come elemento strutturale per le loro nanoparticelle. Hanno usato molecole sintetiche per collegare queste proteine e poi hanno attaccato l'inibitore STAT3 e un peptide chiamato iRGD, che funge da dispositivo di localizzazione del tumore.
Nel giro di tre settimane, una coorte di topi ha ricevuto dosi multiple della nuova nanomedicina, estendendo la sopravvivenza mediana dei topi a 41 giorni, fino a 28 giorni per quelli non trattati. A seguito di quel successo, il team ha eseguito un secondo studio sui topi utilizzando il farmaco insieme all'attuale standard di cura:la radioterapia focalizzata. Sette degli otto topi hanno raggiunto la sopravvivenza a lungo termine e sono apparsi completamente privi di tumore, senza segni di maligno, cellule tumorali invasive.
I ricercatori affermano che le loro nanoparticelle proteiche sintetiche potrebbero essere adottate, dopo ulteriori sviluppi e test preclinici, per fornire altri farmaci e terapie a piccole molecole a tumori a base solida attualmente "non trattabili".
La carta, "Trasferimento sistemico del tumore cerebrale di nanoparticelle proteiche sintetiche per la terapia del glioblastoma, " appare in Comunicazioni sulla natura .
